RS62489B1

RS62489B1 - Metoda za proizvodnju hidrolizovanog keratinoznog materijala

Info

Publication number: RS62489B1
Application number: RS20211244A
Authority: RS
Inventors: Romain Fillières; Philippe Blutel
Original assignee: Tessenderlo Group Nv
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2021-11-30
Also published as: MX387440B; US10154678B2; ES2893412T3; AU2014298495B2; EP3027066B1; CN105517449B; BR112016002108A2; RU2016106063A; WO2015014860A2; CA2919930A1; BR112016002108B1; CN105517449A; WO2015014860A3; HUE056085T2; RU2682448C2; PL3027066T3; MX2016001377A; DK3027066T3; CL2016000248A1; AU2014298495A1

Description

STANJE TEHNIKE

1. Oblast pronalaska

[0001] Pronalazak se generalno odnosi na postupak za proizvodnju hidrolizovanog keratinoznog materijala, kao što je brašno od perja ili brašno od kose.

2. Opis srodne tehnike

[0002] Kao izvor keratinoznog materijala se može koristiti životinjsko perje, dlaka, papci, nokti i slično. Perje je nusproizvod živine, a dlaka nusproizvod svinja, goveda, ovaca i slično. Takođe, kopita ili nokti, koji se mogu mleti se mogu koristiti kao izvor keratinoznog materijala. Takav keratinozni materijal ima visok sadržaj proteina koji se sastoje od najmanje 17 aminokiselina. Međutim, ovaj keratinozni materijal je teško svarljiv za životinje ili ljude zbog visoko strukturiranih polipeptida, sa prisustvom mnogih (di)sulfidnih mostova.

[0003] Postoje mnogi postupci za proizvodnju (delimično) hidrolizovanog keratinoznog materijala, poput perja ili kose, u cilju povećanja svarljivosti. Poznate metode uključuju hidrolizu pod pritiskom pri čemu se koristi para, enzimsku hidrolizu ili hemijsku hidrolizu sa npr. bazom, kiselinom ili drugim reaktivnim sredstvom.

[0004] Keratinozni materijal generalno nije potpuno hidrolizovan do mono-aminokiselina radi poboljšanja svarljivosti. U mnogim procesima, rezultujući proizvod delimične hidrolize keratinoznog materijala je delimično nerastvoran u vodi i može sadržati mešavinu tečnog (rastvorenog) i čvrstog (nerastvornog) materijala. Generalno, kombinovani proizvod se tehnikom sušenja pretvara u suv čvrsti materijal. Dobijeni proizvod generalno nije potpuno svarljiv za životinje, prema, na primer, pepsinskom i/ili ilealnom testu svarljivosti. Zatim, izgleda da takvi proizvodi mogu imati antinutritivna jedinjenja, poput lantionina, u znatnim količinama.

[0005] Nekoliko primera postupaka za proizvodnju delimično hidrolizovanog keratinoznog materijala, poput perja, uključuje US5772968, US4286884 i US4172073. US4172073 je usmeren na deo hidrolizovanog perja rastvorljiv u vodi i stoga nije relevantan za proizvod koji je samo delimično rastvorljiv.

[0006] Postoje i druge reference koje osim pare koriste i hemijske reagense koji utiču na hemijski sastav hidrolizovanog materijala i izazivaju složenije procese obrade, jer se mora rukovati hemikalijama. Primeri ovih procesa uključuju WO2011/003015, koji koristi oksidacione rastvore pri niskom pH, WO1990/01023 koji dodatno koristi vodonik-peroksid, US4232123 koji opisuje kiselu hidrolizu praćenu enzimom hidrolizom i EP0499260 koji opisuje hidrolizu sa sulfitima.

KRATAK REZIME PRONALASKA

[0007] Cilj pronalaska je da obezbedi postupak za proizvodnju hidrolizovanog, delimično rastvorljivog, čvrstog keratinoznog materijala, sa poboljšanom svarljivošću.

[0008] Još jedan cilj pronalaska je da obezbedi postupak za proizvodnju hidrolizovanog, delimično rastvorljivog, čvrstog keratinoznog materijala, sa relativno malom količinom anti-nutritivnih jedinjenja poput lantionina.

[0009] Ovaj cilj se postiže metodom koja se sastoji od koraka delimične hidrolize keratinoznog materijala u prisustvu vode sa pritiskom i toplotom pri pritisku između oko 2 bara i oko 15 bara, poželjno između oko 2 bara i oko 10 bara, i sušenja rezultujućeg delimično hidrolizovanog proizvoda koji sadrži bar delimično nerastvoran materijal u sušaču sa kombinacijom temperatura/vreme/pritisak koja ograničava smanjenje pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od 10%, i/ili tako da pepsinska i/ili ilealna svarljivost ostane veća od 85%.

[0010] Poželjno, ovaj cilj se postiže metodom koja obuhvata korake delimične hidrolize keratinoznog materijala u prisustvu vode sa pritiskom i toplotom pri pritisku između oko 2 bara i oko 15 bara, poželjno između oko 2 bara i oko 10 bara i sušenje rezultujućeg delimično hidrolizovanog proizvoda koji sadrži bar delimično nerastvoran materijal u sušaču sa kombinacijom temperatura/vreme/pritisak koja ograničava smanjenje pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od 10%, pri čemu pepsinska i ilealne svarljivost ostaje veća od 75% odnosno 85%.

[0011] Kao što je jasno iz molekulskih težina hidrolizovanog keratinoznog materijala, hidroliza nije potpuna hemijska hidroliza do mono-aminokiselina, već hidroliza obuhvata hidrolizu značajnog broja amidnih veza u polipeptidima.

[0012] Pod prisustvom vode tokom koraka hidrolize podrazumeva se bilo koja voda tečne faze, para ili voda apsorbovana u keratinoznom materijalu.

[0013] Poželjno, pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti je manji od 7%, poželjnije manji od 5%, i/ili poželjno, pepsinska i/ili ilealna svarljivosti ostaje oko 90% ili više, poželjnije oko 92% ili više. U sledećoj poželjnoj realizaciji, pepsinska i/ili ilealna svarljivost ostaje približno 80%, odnosno 90% ili više, još poželjnije oko 82% i 92% respektivno ili više.

[0014] U jednoj realizaciji, proces sušenja obuhvata sušenje pri sniženom pritisku, tako da materijal ostane na temperaturi ispod oko 90 °C, poželjno na temperaturi od oko 80 °C ili nižoj, a poželjnije na oko 75 °C ili niže, na primer između oko 60 do oko 75 °C, ili na primer na temperaturi od oko 70 °C ili niže.

[0015] U sledećoj realizaciji, proces sušenja obuhvata efektivnu turbulenciju keratinoznog materijala u struji vrelog vazduha, kao što je sušač sa fluidizovanim slojem, prstenasti sušač, sušač sa rotirajućim bubnjem i slično (u daljem tekstu označen kao "sušač sa toplim vazduhom"). U takvim slučajevima važno je ograničiti izlaganje toploti na minimum. Dakle, tokom kratkog vremenskog perioda, npr. oko 60 sekundi, ili oko 30 sekundi, materijal može biti na temperaturi od oko 100 °C, ili oko 120 °C. Generalno, maksimalna temperatura sa kratkotrajnim izlaganjem toploti biće oko 150 °C ili niža, ili poželjno oko 120 °C ili niža. Relativno visoka temperatura može biti prisutna kada je prisutna relativno malo vode, jer se čini da je kombinacija vode i toplote najštetnija.

[0016] Dalji cilj pronalaska je da obezbedi hidrolizovani delimično rastvoran keratinozni materijal sa poboljšanom hranljivom vrednošću za primenu u ishrani.

[0017] Ovaj cilj se postiže obezbeđivanjem delimično nerastvornog keratinoznog materijala sa in vivo svarljivošću ukupne azotne materije od više od 80%, poželjno od oko 82% ili više, mereno na cekektomiranim petlovima, koji materijal sadrži količinu lantionina manje od oko 2 tež.%.

[0018] Lantionin je dimer cisteina sa jednim tio-mostom. Lantionin se generalno smatra antinutritivnim jedinjenjem i čini se da se formira sušenjem delimično hidrolizovanog keratinoznog materijala. Pošto je lantionin anti-nutricionalan, životinja koristi znatnu količinu energije da ukloni tako beskorisno jedinjenje iz tela. Na taj način, lantionin je kontraproduktivan u odnosu na specifičan cilj dopune delimično hidrolizovanog keratinoznog materijala životinjama.

[0019] Lantionin je jedno od najvažnijih antinutritivnih jedinjenja u hidrolizovanom keratinoznom materijalu. Drugo antinutritivno jedinjenje je na primer lizinoalanin.

[0020] Važna prednost ovog pronalaska je to što se formiranje lantionina smanjuje u poređenju sa hidrolizovanim keratinoznim materijalom koji je uobičajeno dostupan na tržištu, poput perja.

[0021] Merenjem ilealne i/ili pepsinske svarljivosti i količine lantionina koja se formira tokom koraka zagrevanja, prosečan stručnjak će moći da optimizuje uslove sušenja tako da se postignu prednosti ovog pronalaska.

[0022] Poželjno, hidroliza se izvodi pod pritiskom, pri čemu se koristi para, u kontinualnom procesu. Međutim, postoje i šaržni procesi koji su jednako primenljivi.

[0023] U jednoj realizaciji pronalaska, sušenje se poželjno vrši u mašini za sušenje sa diskovima, pod pritiskom ispod oko 0.4 bara (aps), uz zagrevanje diskova na temperaturu nižu od oko 160 ° C, poželjno nižu od 140 ° C, još poželjnije niže od 130 ° C.

[0024] U alternativnoj varijanti, sušač je sušač sa toplim vazduhom, poželjno sušač sa fluidizovanim slojem, koji održava temperaturu izlaznog gasovitog toka ispod oko 120 ° C, poželjno tokom perioda kraćeg od 10 minuta, a poželjnije tokom perioda kraćeg od oko 5 min. Alternativni sušači na topli vazduh su fleš sušači ili sušači prstenastog tipa.

OPIS ILUSTRATIVNIH REALIZACIJA

[0025] Sledeće je opis nekih realizacija pronalaska koji je dat samo kao primer i sa pozivanjem na primere.

[0026] Postupak prema ovom pronalasku obuhvata korake hidrolize keratinoznog materijala pod pritiskom sa parom pri pritisku između oko 2 bara i oko 15 bara, poželjno između oko 2 bara i oko 10 bara, i sušenje nastalog hidrolizovanog keratinoznog materijala na neki način, tako da keratinozno brašno ima veoma visoku svarljivost.

[0027] Jedan od koraka za postizanje tako visoke svarljivosti je održavanje keratinoznog materijala poželjno na temperaturi ispod oko 120 ° C, poželjno ispod oko 100 ° C, ili ispod oko 80 ° C tokom koraka sušenja. Gornja vrednost temperature zavisi od vremenskog perioda u kome se održava tako visoka temperatura.

[0028] U jednom realizaciji pronalaska, sušenje se vrši pod sniženim pritiskom. Pogodni pritisci uključuju pritisak ispod oko 0.5 bara (aps), poželjno oko 0.4 bara ili niži. Na pritisku npr. 0.3 bara, voda ključa na oko 70 °C, pa keratinozni materijal u velikoj meri ostaje na temperaturi ispod temperature ključanja pri određenom pritisku. Moguć je i niži vakuum, ali može imati nedostatak što je održavanje tako niskog vakuuma relativno skupo. Stoga će smanjeni pritisak generalno biti veći od 10 mbar (abs), a poželjno oko 100 mbar ili više.

[0029] Da bi se omogućio ekonomičan proces, važno je da oprema ili postrojenje za tretiranje keratinoznog materijala može da preradi oko 2 tone na sat ili više, poželjno između oko 4 i oko 15 tona. S obzirom na potrebnu veliku količinu protoka, nekoliko tehnika sušenja, kao što je na primer sušenje preko noći u peći, je nemoguće koristiti. Osim toga, rashladno sušenje se poželjno ne izvodi, a takav metod sušenja je poželjno isključen jer je relativno skup.

[0030] Prema tome, u ovom pronalasku, su poželjno isključeni postupci sušenja koji uključuju sušenje bez mešanja/nepomično sušenje. Sušenje bez mešanja ili nepomično se podrazumeva kao metoda u kojoj keratinski materijal ostaje uglavnom na fiksnom mestu, na primer kada se količina perjanog brašna stavi u pećnicu na npr. 50 °C preko noći da se proizvod osuši ili kada se proizvod stavi u tunel za sušenje zamrzavanjem.

[0031] Keratinozni materijal, poput perja ili kose, generalno je mokar pre nego što se materijal dovede u hidrolizer. Količina vode je generalno između oko 30 i oko 80 tež%, a poželjnije između oko 50 i oko 75 tež%, a najpoželjnije između 65 tež%i oko 75 tež%.

[0032] Keratinozni material se može mleti ili drobiti radi smanjenja veličine. Generalno, smanjenje veličine dlaka svinja ili goveda nije od velike koristi.

[0033] Hidrolizer radi pod pritiskom od oko 15 bara ili nižim, poželjno oko 10 bara ili nižim, jer je veći pritisak sve skuplji. Pritisak je oko 2 bara ili veći. Poželjan je veći pritisak da bi se povećao stepen i brzina hidrolize. Prema tome, poželjno je da je pritisak oko 4 bara ili veći, pa čak i poželjnije, oko 6 bara ili veći. Generalno, pritisak će biti oko 9 bara ili manji. Pritisak je dat kao apsolutni pritisak u barima.

[0034] Hidroliza će biti izvedena u hidrolizeru, koji se generalno naziva parni hidrolizer. Hidrolizer je u suštini posuda sa mešačem i može biti šaržni ili kontinuirani. Hidrolizer poželjno omogućava kontinuirani proces i predstavlja posudu poput mešalice poput ekstrudera ili vertikalne posude sa mešačem. Mešanje se poželjno vrši pomoću mešača sa zavrtnjem koji se polako okreće, lopaticama ili slično.

[0035] Korak hidrolize će generalno biti izveden u periodu između oko 5 i oko 180 min, poželjno između oko 10 i oko 60 min. Niži pritisak generalno zahteva duže vreme reakcije.

[0036] Prema tome, vremenski period/pritisak bi generalno bio između oko 2 do oko 15 bara tokom oko 5 min do približno 3 sata, poželjno između oko 2 i oko 10 bara, a poželjnije između oko 4 do oko 9 bara tokom oko 10 minuta do oko 1 sata. Temperatura sledi iz pritiska (zasićene) pare. Tako je temperatura na oko 2 bara oko 120 °C, za 4 bara odgovara 144 °C, a za 9 bara na 175 °C, temperatura na oko 10 bara je oko 180 °C, a za oko 15 bara odgovara približno 200 °C.

[0037] Para se može direktno ubrizgati ili se može koristiti za indirektno zagrevanje. Indirektno zagrevanje se takođe može primeniti sa zavojnicom sa toplim uljem. Na kraju, pritisak bi trebao biti prema potrebi, a poželjno je da je količina vode takva da je zasićena para prisutna na izabranom pritisku i temperaturi.

Poželjno, ukupna količina prisutne pare je oko 200 grama pare ili više po kg perja, a poželjnije 300 grama po kg perja. Umesto indirektne pare može se koristiti više žive pare za povećanje stepena hidrolize.

[0038] Hidroliza sa takvom tehnikom uvek rezultuje samo delimičnom hidrolizom. Dakle, dobijena smeša sadrži oligo-peptide i polipeptide.

[0039] Hidrolizovani keratinski materijal će se osušiti nakon (delimične) hidrolize. Ovo sušenje se generalno vrši u nekoliko koraka. Prvi korak obuhvata dovođenje smeše koja napušta hidrolizer na atmosferski pritisak, dok se deo vode isparava.

[0040] Opciono, moguće je istisnuti deo vode iz keratinoznog materijala kako bi se sadržaj vode doveo na primer od oko 55 tež% ili više na oko 45 tež% ili manje.

[0041] Voda istisnuta iz keratinoznog materijala nakon koraka hidrolize se generalno naziva „lepljiva voda”. Lepljiva voda generalno sadrži neke masne materijale i sedimente, koji se po želji mogu ukloniti centrifugiranjem.

[0042] Uklanjanje masti iz sirove lepljive vode će omogućiti proizvodnju keratinoznog materijala sa niskim sadržajem masti, poput perja. Količina masti u sirovoj lepljivoj vodi može biti na primer 30% ili više, kao na primer oko 50% ili više ukupne masti prisutne u sirovom perju. Centrifugiranjem se većina masti može ukloniti iz lepljive vode. Na ovaj način će se smanjiti oko 30% ili više, poželjno oko 50% ili više ukupne masti. Uopšteno, ne mogu se sve masti ukloniti na ovaj način, a na primer uklanja se manje od oko 70% masti.

[0043] Lepljiva voda (odmašćena ili neodmašćena) se može dalje koncentrovati pomoću isparivača, kao što su, na primer, isparivači sa padajućim filmom sa više efekata, isparivač uzlaznog filma ili isparivači sa ulupanim filmom, poželjno pri sniženom pritisku, koristeći tople pare sušača u kombinovanom sistemu rekuperacije toplote. Takvo isparavanje će podići suvu supstancu lepljive vode sa oko 5 do 10% do oko 25 do 40%. Ovaj koncentrat, bogat rastvornim i nerastvornim proteinima, može biti ponovo ubrizgavan u sušač i obrađen sa čvrstim keratinoznim materijalom.

[0044] U alternativnoj varijanti, lepljiva voda se kao takva može osušiti primenom odgovarajućih metoda sušenja. Pogodne tehnike sušenja uključuju više tehnika, kao što su na primer sušenje u bubnju i sušenje raspršivanjem. Kada se koristi sušenje raspršivanjem, poželjno je uklanjanje masnih materijala i taloga iz lepljive vode. Osušeni keratinozni materijal može imati odgovarajuće veličine čestica sa D50 od oko 50 µm do oko 2 mm, poželjno od oko 0.1 do oko 1 mm. Proizvod se može granulisati do bilo koje odgovarajuće veličine čestica. Takva upotreba lepljive vode ima prednost u obezbeđivanju proizvoda sa vrlo visokom svarljivošću, kao što je poželjno više od oko 95% ilealne i/ili pepsinske svarljivosti, poželjnije oko 97% ili više.

[0045] Prema tome, ovaj pronalazak se takođe odnosi na postupak za pripremu visoko svarljivog keratinoznog materijala u prahu (ili suvom) obliku, hidrolizom keratinoznog materijala kako je opisano, i odvajanjem vodene faze (ili tečne faze) od čvrstog keratinoznog materijala presi i sušenjem vode (ili tečne) faze da bi se dobio proizvod u obliku praha, sa ilealnom i/ili pepsinskom svarljivošću većom od oko 95%, i pri čemu se čvrsti keratinozni materijal suši u sušaču na kombinaciji temperatura/vreme/pritisak koja ograničava pad ilealne i/ili pepsinske svarljivosti za manje od 10%, i/ili tako da ilealna i/ili pepsinska svarljivost ostane veća od 85%.

[0046] Zatim, ovaj pronalazak se odnosi na postupak za pripremu visoko svarljivog keratinoznog materijala u suvom obliku sa smanjenim sadržajem masti, hidrolizom keratinoznog materijala u prisustvu vode, u hidrolizeru sa toplotom i pritiskom između oko 2 bara i oko 15 bara, poželjno između oko 2 bara i oko 10 bara, odvajanjem tečne faze od čvrstog keratinoznog materijala u presi, centrifugiranjem tečne faze radi odvajanja vodene faze koja sadrži rastvorene proteine, masne faze i zaostale čvrste supstance i ponovno uključivanje odmašćene vodene faze i zaostale čvrste supstance u keratinozni materijal i dalje sušenje materijala da bi se dobilo visoko svarljivo perje sa malo masti, i pri čemu se sušenje vrši u sušaču na kombinaciji temperatura/vreme/pritisak koja ograničava pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od 10%, i/ili tako da ilealna i/ili pepsinska svarljivost ostane veća od 85%.

[0047] Rezultujući, još uvek vlažan keratinozni materijal treba da se osuši do sadržaja vlage od oko 12 tež% ili manje, poželjno oko 8 tež% ili manje. Sušenje do količine vode manje od oko 3 tež. % generalno nije potrebno, ali ne bi štetilo. Sušenje se najpoželjnije vrši do sadržaja vlage od oko 4 do 8 tež.%. Iznos je naveden u odnosu na ukupan proizvod.

[0048] Čini se da je sušenje ključni korak u kvalitetu keratinoznog materijala, poput perja. Čini se da uobičajene tehnike sušenja značajno smanjuju svarljivost.

[0049] Prema GePro, kompaniji koja prodaje perjano brašno, sušenje na kratko (sušenje na toplom vazduhu) rezultira boljom in vitro svarljivošću. Utvrđeno je da je ilealna svarljivost manja od 85%. Pepsinska svarljivost je oko 70% do oko 80%. Ipak, teži se daljem poboljšanju. Predstavljeni pronalazači su otkrili da je moguće dalje poboljšanje upotrebom, na primer, konvencionalnih sušača sa diskom pri sniženom pritisku i sniženoj temperaturi, ili kada se, na primer, koristi sušač sa fluidizovanim slojem.

[0050] Ovi pronalazači su otkrili da je moguće dalje poboljšanje upotrebom, na primer, konvencionalnih sušača sa diskom pri sniženom pritisku i sniženoj temperaturi, ili kada se, na primer, koristi sušač sa fluidizovanim slojem.

[0051] Dakle, ovaj pronalazak obezbeđuje postupak u kome se delimično hidrolizovanom keratinoznom materijalu daje veća in vitro i/ili in vivo svarljivost.

[0052] Postupkom prema ovom pronalasku, moguće je dobiti hidrolizovani, delimično nerastvoran keratinski materijal sa sadržajem vlage manjim od oko 8 tež% i in vivo svarljivošću Ukupne Azotne Materije od oko 80% ili većom (svarljivost merena na cecektomiranim petlovima).

[0053] Poželjno, količina lantionina u hidrolizovanom keratinoznom materijalu je oko 2 tež% ili manje, poželjno oko 1.7 tež% ili manje, ili poželjno oko 1.5 tež. % Ili manje, poželjnije oko 1.2 tež % Ili manje.

[0054] Hidrolizovani keratinozni materijal je bar delimično nerastvoran u vodi, kada se 1 gram stavi u 2 ml vodenih čestica, okom se vidi vlaknasti materijal.

[0055] U kvantitativnom testu, može se izmeriti količina nerastvornog materijala. Takav test se može izvesti rastvaranjem 100 g perjanog brašna u 1000 mL vode mešanjem 15 minuta u vodi na 20 ° C. Smeša se filtrira, filtrat i čvrsti materijal izmere i osuše, a osušeni materijal izmeri.

[0056] U kvantitativnom testu, količine čvrstih materija su oko 60 tež% ili više, poželjno oko 80 tež% ili više, a još poželjnije oko 90 tež% ili više.

[0057] Količina rastvornog materijala prema ovom testu može biti oko 1 tež.% Ili više, poput oko 2, oko 3 tež.%, oko 4 ili oko 5 tež.%. U slučaju da se lepljiva voda obrađuje odvojeno, količina nerastvornog materijala može biti između 100-98 tež. %.

[0058] Uprkos niskoj rastvorljivosti u vodi, moguće je izmeriti raspodelu molekulske mase barem dela keratinoznog materijala, poželjno u rastvaraču koji je dizajniran da rastvara proteinski materijal bolje nego voda. Najčešće korišćena metoda je HPLC sa vodom/acetonitrilom kao rastvaračem sa trilfuorosirćetnom kiselinom (TFA; 0.1 tež. %) i SEC kolonom. Keratinozni materijal može biti bolje rastvorljiv ili potpuno rastvorljiv u navedenom rastvaraču. Delimično hidrolizovani materijal pokazuje široki pik. Distribucija molekulske težine ovom polju se generalno ne označava kao Mn/Mw, pošto se sav materijal ne može rastvoriti. Na bilo koji način je moguće utvrditi koji deo materijala meren u HPLC ima određenu molekulsku težinu.

[0059] U poželjnoj realizaciji pronalaska, rastvoreni deo hidrolizovanog keratinoznog materijala se sastoji od oko 70 tež.% Ili više materijala sa molekulskom težinom od oko 5000 daltona ili manje, a više od 30 tež.% materijala ima molekulsku težinu od oko 1000 daltona ili manju.

[0060] U drugoj poželjnoj realizaciji, koja se može kombinovati sa realizacijom u prethodnom pasusu, količina materijala molekulske težine veće od oko 5000 daltona je oko 10 tež% ili više, poželjno oko 20 tež% ili više.

[0061] Nakon delimične hidrolize, hidrolizovani keratinski materijal se suši do sadržaja vlage od oko 12 tež% ili niže, ili od oko 8% ili niže, metodom koja dozvoljava nisko toplotno oštećenje. Nisko toplotno oštećenje obezbežuje nisko ili odsustvo smanjenja svarljivog materijala, a konačna pepsinska i/ili ileusna svarljivost i dalje je veća od 85%. Poželjno, pepsinska i/ili ileusna svarljivost ostaje veća od 75% odnosno 85%. Konačna pepsinska i/ili ileusna svarljivost može biti oko 85% ili veća, ili 90% ili veća.

[0062] Sušenje se poželjno vrši u sušaču na kombinaciji temperatura/vreme/pritisak koja ograničava pad pepsinske i/ili ileusne svarljivosti za manje od oko 10%, i/ili tako da pepsinska i/ili ileusna svarljivost ostaje veća od oko 90%. U sledećoj poželjnoj realizaciji, pepsinska i/ili ileusna svarljivost ostaje približno 80% odnosno 90% ili više, poželjnije, oko 82% odnosno 92% ili više.

[0063] Poželjno, pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti je oko 7% ili manje, poželjnije oko 5% ili manje, i/ili poželjno, ileusna svarljivost ostaje oko 90% ili više, poželjnije, oko 92% ili više.

[0064] Dalje sušenje se poželjno vrši pri sniženom pritisku, ili u sušaču sa fluidizovanim slojem, tako da je toplotno oštećenje, mereno kao smanjena svarljivost, takvo da krajnji proizvod i dalje ima pepsinsku i/ili ileusnu svarljivost veću od oko 80%, i 90%, respektivno.

[0065] Postizanje tako niskog toplotnog oštećenja je bez presedana u proizvodnji perjanog brašna, čija se proizvodnja vrši već više od 60 godina (vidi, na primer, US 2542984).

[0066] Jedan od koraka za postizanje tako visoke svarljivosti je održavanje keratinoznog materijala poželjno na temperaturi ispod oko 120 ° C, poželjno ispod oko 100 ° C, ili ispod oko 80 ° C. Gornja vrednost temperature zavisi od vremenskog perioda u kojem se održava tako visoka temperatura.

[0067] U jednoj realizaciji pronalaska, sušenje se vrši pod sniženim pritiskom. Odgovarajući pritisci uključuju pritisak ispod oko 0.5 bara (aps), poželjno ispod oko 0.4 bara. Pri pritisku od 0.3 bara, voda ključa na oko 70 °C, pa keratinski materijal uglavnom ostaje na temperaturi ispod te temperature. Moguć je i niži vakuum, ali može imati nedostatak što je održavanje takvog niskog vakuuma relativno skupo. Dakle, smanjeni pritisak će generalno biti pritisak veći od oko 10 mbar (aps), poželjno na oko 100 mbar ili veći.

[0068] U sledećoj realizaciji, proces sušenja obuhvata efektivnu turbulenciju keratinoznog materijala, u sušaču sa fluidizovanim slojem, prstenastom sušaču ili na primer fleš sušaču. U takvim slučajevima važno je ograničiti izlaganje toploti na minimum. Dakle, tokom kratkog vremenskog perioda, na primer oko 60

1

sekundi, ili oko 30 sekundi, materijal može biti na temperaturi od oko 100 ° C, ili oko 120 ° C. Uopšteno, maksimalna temperatura sa kratkotrajnim izlaganjem toploti biće oko 150 ° C ili niža, ili poželjno oko 120 °C ili niža. Relativno visoka temperatura može biti prisutna kada je prisutna relativno niska voda, jer se čini da je kombinacija vode i toplote najštetnija.

[0069] Prema tome, vremenski period temperatura/vreme može biti između oko 60 do oko 150 °C i između 30 sekundi do oko 2 sata, zavisno od oštećenja nastalog zagrevanjem vlažnog keratinoznog materijala. Niža temperatura omogućava duže vreme sušenja i generalno zahteva smanjeni pritisak. Više temperature zahtevaju kratko vreme sušenja i generalno ne zahtevaju smanjeni pritisak.

[0070] Svarljivi keratinski materijal, poput perja, sadrži najmanje 17 aminokiselina, kao što su veoma vredne aminokiseline poput cisteina i tirozina.

[0071] Poželjno, količina cisteina je oko 2 tež% ili više, poželjnije oko 3 tež% ili više, još poželjnije oko 4 do 5 tež% ili više. Tež % se izražava u odnosu na ukupan sadržaj proteina.

[0072] Osušeni proizvod se može samleti i/ili aglomerisati do odgovarajuće veličine čestica. Čestice su generalno manje od nekoliko mm i veće od 20 µm, da se dobije tečljivi prah koji se može lako preraditi. Generalno, veličina čestica će biti između 0.01 i 2 mm.

[0073] Svarljivi keratinozni materijal, kao što je perje se može koristiti kao hrana za životinje, ili dodatak ishrani, na primer za hranu za kućne ljubimce i/ili za akvakulturu, ili kao dodatak u kozmetici.

[0074] Osušeno visoko svarljivo perjano brašno je posebno korisno za hranu za životinje ili aditive za hranu, poput hrane za ribe i škampe. Može zameniti skupo i neodrživo riblje brašno u takvim dijetama akvakulture. Zamena ribljeg brašna zavisiće od vrste, a primerne količine uključuju do 40% u hrani za losose i do 75% za afričkog soma. Sa vrlo kvalitetnim brašnom od perja prema ovom pronalasku, očekuje se da su moguće čak i veće količine zamene.

[0075] Svarljivi keratinozni materijal, kao što je perje, može biti pakovan u male kese, velike kese ili transportovan u kontejneru za rasuti teret.

METODE MERENjA

[0076] U primerima su korišćene sledeće metode, i pogodni su kao metode za merenje parametara navedenih u opisu i zahtevima:

[0077] Težinski procenat (tež.%) vlage: vlažni keratinozni materijal se suši preko noći u vakuumskoj peći na sniženom pritisku i sa sikativom. Materijal se meri pre i posle koraka sušenja, a količina vlage se izračunava koristeći početnu izmerenu težinu kao 100%, uz pretpostavku da su svi isparljivi materijali voda.

Određivanje HPLC i Mv:

[0078] Može se koristiti standardna HPLC oprema. Rastvarač za keratinozni materijal je MilliQ voda, acetonitril i trifluorosirćetna kiselina (TFA) sa 0.1 tež.%. Kao kolona se mogu se koristiti Tosoh Bioscience Silica Column TSK G2000 SWXL 5 mm i Tosoh Bioscience Guard Column TSK-Gel SWXL 7 mm, ili uporedive kolone. Mobilna faza je trifluorosirćetna kiselina 0.1 tež.%, koji sadrži 15% acetonitrila<(CH>3CN). Snimanje se vrši pomoću UV detektora na 214 nm. Kolona se može kalibrisati mešavinom bacitracina, insulina, alfa-lakto-albumina, beta-lakto-globulina i triptofana.

[0079] Rastvorljivost keratinoznog materijala je kvalitativno određena rastvaranjem 1 grama keratinoznog materijala u 2 ml vode na 20 °C. Transparentnost tečnosti određuje ljudsko oko.

[0080] U kvantitativnom testu rastvorljivost keratinoznog materijala se može utvrditi na sledeći način: 100 g perjanog brašna se rastvori u 1000 mL vode mešanjem 15 minuta u vodi na 20 °C. Smeša se filtrira preko 350 µm filtera pod pritiskom. Filtrat i čvrste supstance na filteru se osuše i meri njihova težina. U ovoj analizi bi trebalo korigovati sadržaj vlage u materijalima, tj treba meriti i sadržaj vlage u perjanom brašnu. Dalje, treba korigovati količinu rastvorljivog materijala koja ostaje u mokrim čvrstim materijama koji se filtriraju.

[0081] Digestibilnost pepsina se meri prema ISO 6655 (Avgust 1997); 0.02% pepsina.

[0082] Ilealna svarljivost (takođe nazvana "Boisen digestibilnost") se meri prema S. Boisen, 2007 ("In vitro analysis for determining standardized ileal digestibility of protein and amino acids in actual batches of feedstuffs and diets for pigs"; Livestock Science (2007) 309:182-185.)

[0083] In vivo svarljivost ukupne azotne materije (TNM) je određena na cecektomiranim petlovima, prema Johnson et al., 1998. "Effects of species raw material source, ash content, and processing temperature on amino acid digestibility of animal by-product meals by cecectomized roosters and ileally cannulated dogs" Journal of Animal Science; 76:1112-1122.

[0084] Procenat lantionina (skraćeno kao LAN u primerima) je određen standardnim HPLC metodama.

[0085] Dalje modifikacije, osim gore opisanih se mogu izvršiti na materijalima i postupcima koji su ovde opisani bez odstupanja od duha i obima pronalaska. Shodno tome, iako su opisane specifične realizacije, ovo su samo primeri i ne ograničavaju obim pronalaska.

PRIMERI

Primer 1 i uporedni eksperimenti A - C

[0086] U hidrolizeru, koji radi na 7 bara i zasićenoj pari, perje od pilića sa sadržajem vlage od 65 tež.% je tretirano 25 minuta. Delimično hidrolizovana vlakna su dovedena do atmosferskog pritiska kroz rasteretni ventil, a vlaknasta masa, koja sadrži oko 55% vode je presovana u vijčanoj presi radi uklanjanja vode. Zaostala voda u brašnu od perja je bila oko 45 tež.%.

[0087] Delimično hidrolizovano perje je sušeno na više različitih načina, klasičnom mašinom za sušenje na diskovima na 170 °C (para pod pritiskom od 8 bara u disku), oko 1 sat (Komp Eksp A) i oko 0.8 sati (Komp Eksp B) (oba uporedna eksperimenta, prema stanju tehnike), sušač na topli vazduh (Komp Eksp C) (korišćenje temperature vazduha 80 sec na 270 °C i 120 sec na 80 °C), i sušač sa diskom na pritisku od 300 mbar (aps) (Primer 1). U poslednjoj pomenutoj metodi sušenja (za primer 1), perje nije dostiglo temperaturu veću od oko 70 °C.

1

Tabela 1: karakteristike brašna od sušenog perja

[0088] Merena je rastvorljivost brašna od perja dobijenog u primeru 1.100 g perjanog brašna sa sadržajem vlage od 4.81 tež.% je rastvoreno u 1000 ml vode mešanjem 15 minuta u vodi na 20 °C. Smeša je filtrirana preko 350 µm filtera pod pritiskom. Filtrat (923.5 g) i čvrste supstance na filteru su osušene i njihove izmerene težine su bile sledeće: čvrste materije na filteru (mokro) 148.1 gr; čvrste materije na filteru suvo: 90.54 g. Filtrat je sadržao 3.42 g čvrstog materijala. Dakle, vlaga u čvrstom materijalu (koja je iznosila 57.56 g) sadržala je 0.21 g rastvorljivog proizvoda. Dakle, od 95.19 g suvog perjanog brašna, 3.63 g (3.42 g 0.21 g) je rastvorljivo. To iznosi 3.8 tež.% u odnosu na perjano brašno.

Primer 2

[0089] U serijskom hidrolizeru, koji radi na 7 bara i zasićenoj pari, perje od živine sa sadržajem vlage od 70 tež.% je tretirano 25 minuta. Delimično hidrolizovana vlakna su dovedena do atmosferskog pritiska kroz rasteretni ventil, a vlaknasta masa je sadržala 65% vode.

[0090] Delimično hidrolizovano perje je osušeno u sušaču sa fluidizovanim slojem. Ulazna temperatura vrućeg vazduha je bila 140 °C; izlazna temperatura je bila oko 85 °C. Perjano brašno nije dostizalo temperature veće od oko 80 ° C tokom dužeg vremena. Sušenje do vlažnosti od oko 7 tež.% je trajalo oko 8 minuta. In-vivo svarljivost ukupne azotne materije (TNM) merena na cecektomiranim petlovima je bila 80%, a in-vitro ilealna svarljivost TNM je bila 88%.

Primer 3

[0091] U kontinualnom hidrolizeru, koji radi na 5 bara i zasićenoj pari, mešano perje živine, koje sadrži perje pilića i ćureće perje, sa sadržajem vlage od oko 70% je tretirano oko 20 minuta pri protoku od 4 t /h. Na izlazu iz hidrolizera, sadržaj vlage u hidrolizovanom perju je bio 50-55%, a ilealna i pepsinska svarljivost 95% odnosno 88%. Hidrolizovano perje je sušeno pod sniženim pritiskom u sušaču sa diskom pri pritisku od 300 mbar (aps) pri protoku od 4 t/h. Ilealna i pepsinska svarljivost suve perjane mase (2.5% vlage) je bila 90% odnosno 81%. Pad u pepsinske i ilealne svarljivosti u koraku sušenja je stoga bio manji od 10%. In vivo test svarljivosti ovog brašna od perja na cecektomiranim petlovima je pokazao svarljivost od 83%. Količina lantionina je bila 1.66 tež.%.

Zaključak

[0092] Primeri su samo ilustrativni, ali testovi pokazuju da se hidrolizom i sušenjem, kako je izvedeno sa ovim pronalaskom, dobija lako svarljiv keratinozni obrok, poput brašna od perja.

1

Claims

Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju svarljivog keratinoznog materijala, poželjno od perja, kose, kopita ili noktiju, koji se sastoji od koraka hidrolize keratinoznog materijala u prisustvu vode, u hidrolizeru sa toplotom i pritiskom između oko 2 bara i oko 15 bara, poželjno između oko 2 bara i oko 10 bara, i sušenje dobijenog hidrolizovanog keratinoznog materijala koji sadrži bar delimično nerastvoran materijal u sušaču pri kombinaciji temperatura/vreme/pritisak koja ograničava pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od 10%, i/ili tako da pepsinska i/ili ilealna svarljivost ostane veća od 85%, ili koja ograničava pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od 10 %, pri čemu pepsinska i ilealna svarljivost ostaju veće od 75% odnosno 85%.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, za proizvodnju svarljivog keratinoznog materijala, poželjno od perja, kose, kopita ili noktiju, koji se sastoji od koraka hidrolize keratinoznog materijala u prisustvu vode, u hidrolizeru sa toplotom i pritiskom između oko 2 bara i oko 15 bara, poželjno između oko 2 bara i oko 10 bara, i sušenje dobijenog hidrolizovanog keratinoznog materijala koji sadrži bar delimično nerastvoran materijal u sušaču na temperaturi tako da keratinozni materijal ostane na temperaturi ispod 90 °C, poželjno ispod oko 80 °C.

3. Postupak prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-2, pri čemu se hidroliza izvodi u kontinualnom hidrolizeru.

4. Postupak prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu se keratinozni materijal dovodi u hidrolizer sa sadržajem vlage od oko 30 do oko 80 tež% (u odnosu na težinu vlage plus keratinozni materijal).

5. Postupak prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu sušač je sušač sa diskom koji radi pri sniženom pritisku, poželjno pri pritisku između oko 10 i oko 500 mbar (aps), poželjno između oko 100 i oko 400 mbar.

6. Postupak prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-4, pri čemu se sušenje vrši u struji vrelog vazduha, kao što je u sušaču sa fluidizovanim slojem, sušaču prstenastog tipa, rotacionim fleš sušačima i slično.

7. Postupak prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu osušeni svarljivi keratinozni materijal ima sadržaj vlage ispod oko 12 tež%, poželjno između od oko 4 do oko 8 tež%.

8. Postupak prema bilo kojem od patentnih zahteva 2-7, pri čemu se korak sušenja izvodi pri kombinaciji temperatura/vreme/pritisak koja ograničava pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od oko 10%, i/ili tako da pepsinska i/ili ilealna svarljivosti ostane veća od oko 85%, ili koja ograničava pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od 10%, pri čemu pepsinska i ilealna svarljivost ostaju veće od oko 75% i oko 85% respektivno.

9. Postupak prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu se obrađuje količina veća od oko 2 tone keratinoznog materijala na sat i postupak sušenja nije postupak sušenja bez mešanja/kretanja.

10. Postupak prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu se korak sušenja izvodi pri kombinaciji temperatura/vreme/pritisak koja ograničava pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od oko 7%, poželjno manje od oko 5%, i/ili takvoj da pepsinska i ilealna svarljivost ostaju veće od oko 80% i 90% respektivno, još poželjnije veće od približno 82% i 92% respektivno.

11. Hidrolizovani, delimično nerastvorljivi keratinski materijal, koji se može dobiti postupkom prema bilo kojem od patentnih zahteva 1-10, pri čemu materijal ima sadržaj vlage manji od oko 12 tež% i ilealnu i pepsinsku svarljivost od oko 75% odnosno 85% respektivno ili više, poželjno oko 80% i 90% respektivno ili više ili in vivo svarljivost na cecektomiranim petlovima od oko 80% ili više, poželjno oko 82% ili više.

12. Hidrolizovani, bar delimično nerastvoran, keratinozni materijal prema patentnom zahtevu 11, pri čemu materijal ima količinu lantionina od oko 2,0 tež% ili manje, poželjno oko 1,5 tež% ili manje.

13. Hidrolizovani, delimično nerastvoran keratinozni materijal prema bilo kojem od patentnih zahteva 11-12, pri čemu rastvorni deo hidrolizovanog keratinoznog materijala sadrži polipeptide u količini većoj od oko 70 tež% sa molekulskom težinom manjom od oko 5000 daltona, i više od 30 tež% sa manjom od oko 1000 daltona.

14. Hidrolizovani, delimično nerastvoran keratinozni materijal prema bilo kojem od patentnih zahteva 11-13, pri čemu, kada se 100 g keratinoznog materijala rastvori u 1 L vode na 20 °C mešanjem 15 minuta, količina nerastvornog materijala iznosi oko 60 tež% ili više i pri čemu je keratinozni materijal brašno od perja.

15. Upotreba hidrolizovanog, delimično nerastvornog keratinoznog materijala prema bilo kojem od patentnih zahteva 11-14 kao hrana za životinje i/ili kao dodatak hrani za životinje, poput hrane za kućne ljubimce ili za akvakulturu, ili u kozmetici.

16. Postupak za pripremu visoko svarljivog keratinoznog materijala u suvom obliku, hidrolizom keratinoznog materijala u prisustvu vode, pri čemu se keratinozni materijal dovodi u hidrolizer sa sadržajem vlage od oko 30 do oko 80 tež% (u odnosu na težinu vlage plus keratinozni materijal), u hidrolizeru sa toplotom i pritiskom između oko 2 bara i oko 15 bara, poželjno između oko 2 bara i oko

1

10 bara, odvajanjem tečne faze koja sadrži rastvorene proteine od čvrstog keratinoznog materijala u presi, i sušenjem odvojeno tečne faze da se dobije proizvod u obliku praha, sa ilealnom i/ili pepsinskom svarljivošću većom od oko 95%, i pri čemu se čvrsti keratinski materijal suši u sušaču pri kombinaciji temperatura/vreme/pritisak koja ograničava pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od 10%, i/ili tako da ilealna i/ili pepsinska svarljivost ostane veća od 85%.

17. Postupak za pripremu visoko svarljivog keratinoznog materijala u suvom obliku sa smanjenim sadržajem masti, hidrolizom keratinoznog materijala u prisustvu vode, u hidrolizeru sa toplotom i pritiskom između oko 2 bara i oko 15 bara, poželjno između oko 2 bara i oko 10 bara, odvajanjem tečne faze od čvrstog keratinoznog materijala u presi, centrifugiranjem tečne faze da se odvoji vodena faza koja sadrži rastvorene proteine, masna faza i zaostale čvrste supstance, ponovnim uključivanjem odmašćene vodene faze i ostataka čvrste materije u keratinozni materijal i daljim sušenjem materijala kako bi se dobilo visoko svarljivo perje sa niskim sadržajem masti, pri čemu se sušenje vrši u sušaču pri kombinaciji temperatura/vreme/pritisak koja ograničava pad pepsinske i/ili ilealne svarljivosti za manje od 10%, i/ili tako da ilealna i/ili pepsinska svarljivost ostaje veća od 85%.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5

1